DE4112893A1 - METHOD FOR CLEANING A GROUND FLOOR AREA CONTAINED WITH ONE OR MORE SUBSTANCES - Google Patents
METHOD FOR CLEANING A GROUND FLOOR AREA CONTAINED WITH ONE OR MORE SUBSTANCESInfo
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Description
Bei einem bekannten Verfahren zur Reinigung eines mit einem Schadstoff belasteten Erdbodenbereiches werden in den Erd bodenbereich Rohre mit einem Durchmesser von bis zu zwei Meter eingerüttelt, in denen dann der Bodenbereich mittels Injektionslanzen und einer durch diese Lanzen unter hohem Druck eingepreßten Waschlösung der Boden in-situ gewaschen wird. Die Rohre werden so eingerüttelt, daß ihre Schnitt spuren einander überschneiden. Dieses Verfahren verursacht hohe Kosten. In a known method for cleaning one with a Contaminated soil areas are in the ground floor area Pipes with a diameter of up to two Shaken meters, in which then the floor area by means of Injection lances and one through these lances under high Pressurized wash solution washed the floor in-situ becomes. The tubes are shaken so that their cut tracks overlap each other. This procedure caused high costs.
Aus der DE-OS 36 00 772 ist ein Verfahren zur Reinigung ei nes mit wasserunlöslichen chlorierten Kohlenwasserstoffen belasteten Erdbodenbereiches bekannt, bei dem durch den leitfähigen Erdbodenbereich vorhandene Bodenbakterien sti muliert werden, welche die chlorierten Kohlenwasserstoffe angreifen und chemisch aufschließen.DE-OS 36 00 772 is a method for cleaning egg with water-insoluble chlorinated hydrocarbons contaminated soil area known in which by the conductive soil area existing soil bacteria sti which are the chlorinated hydrocarbons attack and chemically unlock.
Zur Dekontaminierung eines mit mittel- und höhersiedenden Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Mineralölprodukte, Phenole, Benzole, Xylole, Toluole, Teer, Asphalt, Aminover bindungen chlorierte, fluorierte, nitrierte, bromierte Koh lenwasserstoffe uws., aber auch mit Schwermetallen und an deren Schadstoffen, z. B. mit Cyaniden und Arsen belasteten Erdbodenbereiches, ist es bisher üblich, den Erdbodenbe reich auszuheben. Für die Behandlung des ausgehobenen Bo dens stehen mehrere Verfahren zur Verfügung:To decontaminate one with medium and higher boiling Hydrocarbons, such as mineral oil products, Phenols, benzenes, xylenes, toluenes, tar, asphalt, amino bonds chlorinated, fluorinated, nitrated, brominated Koh Hydrogen oils etc., but also with heavy metals and on their pollutants, e.g. B. loaded with cyanides and arsenic Soil area, it has been common until now, the Erdbodenbe digging rich. For the treatment of the excavated Bo There are several methods available:
Eine Methode besteht darin, den Bodenaushub insgesamt in einem gesicherten Einschluß auf einer Deponie zu verwahren, d. h. der verseuchte Erdboden wird nicht gereinigt, sondern lediglich an einen anderen Ort verlagert. Dazu sind wert volle Sondermülldeponien erforderlich, die dann anderweitig nicht mehr zur Verfügung stehen. Überdies verursacht diese Methode hohe Kosten.One method is to dig the soil in total to keep a secure inclusion in a landfill, d. H. the contaminated soil is not cleaned, but just relocated to another location. This is worth full hazardous waste landfills required, which then otherwise are no longer available. Moreover, this causes Method high cost.
Bei einem anderen Verfahren wird der ausgehobene Erdboden bereich thermisch gereinigt, wobei in speziellen Sonderan lagen die Schadstoffe im Boden bei hohen Temperaturen aus gegast und/oder verbrannt werden. Die Verbrennung verur sacht hohe Kosten. Außerdem ist eine aufwendige Abgasreini gung bei den Verbrennungsanlagen erforderlich und überdies besteht der Nachteil der sogenannten Verklinkerung des Bo dens.Another method is the excavated soil area thermally cleaned, with special the pollutants were exposed in the soil at high temperatures be gassed and / or burned. The burn caused low costs. It is also a complex exhaust gas cleaning system Incineration plants required and moreover there is the disadvantage of the so-called clinking of the Bo dens.
Bei einem weiteren Verfahren wird der ausgehobene Boden außerhalb der Baugrube mit waschaktiven Substanzen in spe ziellen Wascheinrichtungen gewaschen. Auch dieses Verfahren verursacht hohe Kosten und außerdem besteht das Problem, daß die Abwässer behandelt werden müssen.Another method is the excavated soil outside the excavation pit with detergent substances washing facilities. This procedure too causes high costs and there is also the problem that the waste water has to be treated.
Es ist auch bekannt, den ausgehobenen Erdbodenbereich auf gesicherte Mieten zu schütten und die Schadstoffe kontrol liert durch Mikroorganismen abzubauen. Dieses Verfahren er fordert Platzbedarf und Arbeitsaufwand. Überdies entziehen sich Schadstoffe, wie Phenol, Benzol, Mercaptane, Anilin, Bencidine, verschieden polycyclische Aromaten (PAH), aber auch z. B. Cyanverbindungen usf. einer mikrobiologischen Reinigung, wenn bestimmte Grenzkonzentrationen überschrit ten werden, da diese Schadstoffe zum Teil hoch toxisch sind und somit biocid wirken. Ähnliches gilt für Mikrokontamina tionen mit Schwermetallen, während Schwermetallverbindungen meist kaum mikrobiologisch abbaubar sind.It is also known to excavate the excavated area secure rents and control the pollutants degraded by microorganisms. This procedure he demands space and labor. Moreover withdraw pollutants such as phenol, benzene, mercaptans, aniline, Bencidines, various polycyclic aromatics (PAH), however also z. B. cyan compounds, etc. a microbiological Cleaning when certain limit concentrations are exceeded because these pollutants are highly toxic and thus act biocidally. The same applies to microcontamines ions with heavy metals, during heavy metal connections are mostly hardly biodegradable.
Allen vorgenannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie je nach bodenkundlichen respektive geologischen Verhältnissen nur Schadstoffherde erfassen können, die in relativ geringen Tiefen unterhalb der Geländeoberkante liegen. Bei den Ver fahren, bei denen der Erdboden ausgehoben wird, sind bei Anschnitt des Grundwasserleiters umfangreiche und kostenin tensive Wasserhaltungsmaßnahmen, beispielsweise eine Grund wasserabsenkung, mit allen negativen Begleiterscheinigungen erforderlich.All of the above methods have in common that depending on soil and geological conditions only Flocks of pollutants can record that in relatively low Lie below the top of the terrain. In the ver driving where the ground is excavated are at Cut of the aquifer extensive and costly aggressive water conservation measures, for example a reason water lowering, with all negative side effects required.
Überdies können die vorgenannten Verfahren in bebauten Ge länden nur dann angewandt werden, wenn vorher die Bauwerke abgebrochen werden.In addition, the aforementioned methods can be used in built-up areas can only be used if the structures have been be canceled.
Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt ein Verfahren zugrunde, durch das ein bzw. mehrere einen Erdbodenbereich belastende Stoffe in einer einfachen effektiven und wirtschaftlichen Weise aus dem Erdbodenbereich entfernen zu können.The invention specified in claim 1 is a method underlying, through which one or more a soil area polluting substances in a simple effective and economic way to remove from the ground can.
Die mit der Erfindung erzieltbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß es durch sie kostengünstig möglich ist, sowohl in-situ wie auch in Anwendungen außerhalb einer Bau stelle, im unbebauten Gelände als auch im verbauten Gelände ohne schwerwiegende Eingriffe in die Bausubstanz und/oder dessen Untergrund und in beliebigen Tiefen, auch in Grund wasserbereichen Stoffe, insbesondere Schadstoffe wie Koh lenwasserstoffe, Schwermetalle und andere Schadstoffe, wie z. B. Cyanide oder Arsen, gezielt zu mobilisieren und aus dem Erdbodenbereich auszutragen. Die Reinigung erfolgt mit tels elektrochemischer Bodenwäsche. The advantages which can be achieved with the invention are in particular special in that it enables them to be cost-effectively both in-situ and in applications outside of a building place, in undeveloped terrain as well as in built-up terrain without serious interventions in the building fabric and / or its subsurface and at any depth, even in the bottom substances in the water, especially pollutants such as Koh Hydrogen oils, heavy metals and other pollutants, such as e.g. B. cyanides or arsenic, specifically mobilize and from to carry out the ground area. The cleaning is done with electrochemical floor washing.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht hinsichtlich der sogenannten Mischkontamination, bei denen unterschiedlich Schadstoffe mit unterschiedlichem physikalisch-chemischem Verhalten gemeinsam auftreten. Alle vorgenannten bekannten Verfahren könen dieses Problem der in der Sanierungspraxis häufig auftretenden Mischkontamina tionen nicht oder nur in beschränktem Umfang lösen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich dieses Problem ko stengünstig und auf sehr einfache Weise durch die im An spruch 35 angegebenen Merkmale lösen. Dabei kann je nach chemisch-physikalischer Eigenschaft ein einziges chemisches Mittel bzw. eine Kombination verschiedener chemischer, ähn lich wirkender Verbindungen genügen, um die Schadstoffe entweder für den Transport mittels Wasser zu erschließen und/oder in eine wasserlösliche Form zu überführen. Im Extremfall sind mehrere unterschiedlich wirkende chemische Mittel bzw. Mischungen erforderlich. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dadurch nicht oder nur in unerheblichem Maße beeinträchtigt.A particular advantage of the method according to the invention stands with regard to the so-called mixed contamination which different pollutants with different physico-chemical behavior occur together. All The aforementioned known methods can solve this problem Mixed contaminants frequently occurring in rehabilitation practice not solve or only to a limited extent. With the The method according to the invention can solve this problem inexpensive and in a very simple way by the in the An solve claim 35 specified characteristics. It can vary depending chemical-physical property a single chemical Means or a combination of different chemical, similar Lich effective compounds are sufficient to the pollutants either open up for transportation by water and / or to convert them into a water-soluble form. in the In extreme cases, there are several chemicals with different effects Agents or mixtures required. The advantages of The method according to the invention is therefore not or only insignificantly impaired.
Zum Einsatz gelangen vorzugsweise drei Stoffgruppen, die als Sammelbegriffe gebraucht werden:Three substance groups are preferably used, the are used as collective terms:
- - Tenside, die auch waschaktive Substanzen genannt werden,- surfactants, which are also called wash-active substances,
- - Enzyme, die als eigentlicher Wirkbestandteil der Mikroor ganismen für den Ab- oder Umbau von organischen Substanzen dienen, - Enzymes, which are the active ingredient of the Mikroor mechanisms for the degradation or remodeling of organic substances serve,
- - Chelatbildner, die anorganische, wasserunlösliche Sub stanzen wie Härtebildner und Schwermetallverbindungen in eine wasserlösliche oder wassertransportierbare Form über führen.- Chelating agents, the inorganic, water-insoluble sub punch like hardness and heavy metal compounds in a water soluble or water transportable form to lead.
Von daher gesehen, können durch den Einsatz von chemischen Verbindungen je nach Art der Schadstoffe unterschiedliche Mobilisierungsstrategien verfolgt werden:Seen from there, by using chemical Connections differ depending on the type of pollutants Mobilization strategies are pursued:
Strategie 1: Mobilisierung von stark haftenden Schadstof fen. Eingesetzt werden Tenside, welche die Oberflächenspan nung von Schadstoffen in wäßriger und öliger Phase herab setzen und die Schadstoffe ausschwemmbar bzw. emulgierbar machen. Durch Einsatz von Ultraschall im Boden kann dieser Prozeß beschleunigt werden. Tenside sind in jedem Waschmit tel enthalten. Als Schadstoffe werden in dieser Weise ins besondere ein oder mehrere Stoffe aus der Gruppe "CKW, Lö semittel wie z. B. Tetrahydrofuran (THF), polychlorisierte Biphenyle (PCB), polychlorierte Phenole (PCP); Mineralöl produkte, wie z. B. Benzol, Toluol, Xylol, Heterocylen, Teerprodukte, wie Asphalt etc., sofern noch in öliger Phase, Phenole und Kresole" entfernt (Ansprüche 2 und 3).Strategy 1: Mobilization of strongly adhering pollutants fen. Surfactants are used which cover the surface chips of pollutants in the aqueous and oily phase set and the pollutants can be washed out or emulsified do. By using ultrasound in the soil, this can Process be accelerated. Surfactants are in every detergent tel included. As pollutants in this way special one or more substances from the group "CKW, Lö means such as B. tetrahydrofuran (THF), polychlorinated Biphenyls (PCB), polychlorinated phenols (PCP); Mineral oil products such as B. benzene, toluene, xylene, heterocylene, Tar products, such as asphalt, etc., provided that they are still oily Phase, phenols and cresols "removed (claims 2 and 3).
Strategie 2: Enzymatischer Ab- und/oder Umbau von Schadstoffen, insbesondere fester organischer Verbindungen, um durch den Um- und Abbau die Schadstoffe mobilisierbar zu machen. Enzyme sind die eigentlichen Wirksubstanzen von Mikroorganismen. Mit der Erfindung können vorteilhafterweise, also ohne Einsatz von Mikroorganismen, die z. B. durch toxische Konzentrationen abgetötet würden, hochtoxische Schadstoffkonzentrationen bekämpft werden, ohne daß der Nachteil der zum Teil toxischen Stoffwechselprodukte aus mikrobieller Tätigkeit eingegangen werden muß. Enzyme werden in Waschmitteln eingesetzt. So war "Burnus" das erste enzymatische Waschmittel. Die Umbauprodukte sind entweder wasserlöslich, emulgierbar oder zumindest durch Wasser transportierbar. Aus Schadstoffe werden hiermit insbesondere ein oder mehrere Stoffe aus der Gruppe: "Härtebildner, wie z. B. HCO3, Sulfationen, Karbo nationen und z. B. Schwermetalle, wie Blei, Kupfer, Nickel, Zink, Eisen, Quecksilber und Silberverbindungen, wie z. B. Sublimat und Kalomel, die jeweils in wasserlösliche Kom plexverbindungen umwandelbar sind" entfernt (Ansprüche 4 und 5).Strategy 2: Enzymatic degradation and / or remodeling of pollutants, especially solid organic compounds, in order to make the pollutants mobilizable through the remodeling and degradation. Enzymes are the actual active substances of microorganisms. With the invention can advantageously, ie without the use of microorganisms, the z. B. would be killed by toxic concentrations, highly toxic concentrations of pollutants can be combated without the disadvantage of the partially toxic metabolites from microbial activity must be addressed. Enzymes are used in detergents. "Burnus" was the first enzymatic detergent. The conversion products are either water-soluble, emulsifiable or at least transportable by water. Pollutants are hereby especially one or more substances from the group: "Hardness formers, such as HCO 3 , sulfate ions, carbonate ions and e.g. heavy metals, such as lead, copper, nickel, zinc, iron, mercury and silver compounds, such as sublimate and calomel, which are each convertible into water-soluble complex compounds "removed (claims 4 and 5).
Strategie 3: Mobilisierung wasserunlöslicher oder schwach wasserlöslicher anorganischer Schadstoffe durch Kom plexbildner, insbesondere Chelatbildner. Die Komplex- bzw. Chelatbildner bilden mit den genannten Schadstoffen Kom plexverbindungen, die meist wasserlöslich sind und somit im elektrischen Spannungsfeld mobilisiert werden können. Als Schadstoffe werden hiermit insbesondere ein oder mehrere Stoffe aus der Gruppe: "alle gelartigen und festen organi schen Substanzen, wie z. B. höhere Nitrotoluole, höhere Ni trobenzole, nitrierte Amine, höhere Toluidine und alle hö heren chlorierten bzw. nitrierten organischen Verbindungen" entfernt (Ansprüche 6 bis 8).Strategy 3: Mobilization insoluble or weak water-soluble inorganic pollutants by com plexing agents, especially chelating agents. The complex or Chelating agents form com with the pollutants mentioned plex compounds that are mostly water-soluble and therefore in electrical voltage field can be mobilized. As Hereby pollutants become one or more Fabrics from the group: "all gel-like and solid organi rule substances such. B. higher nitrotoluenes, higher Ni trobenzenes, nitrated amines, higher toluidines and all higher other chlorinated or nitrated organic compounds " removed (claims 6 to 8).
Voraussetzung für die Anwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind eine oder mehrere organische Substanzen in flüssiger bzw. öliger Phase und/oder eine oder mehrere an organische Substanzen in flüssiger bzw. öliger Phase und/oder eine oder mehrere anorganische, wasserunlösliche oder schwach wasserlösliche Verbindungen. Je nach anzuwen dender Verfahrensstrategie werden diese Schadstoffe entwe der durch Herabsetzung der Oberflächenspannung für das Aus schwemmen mittels Wasser mobilisiert, oder in Wasser emul giert, oder chemisch so umgewandelt, daß eine Emulsion oder wasserlösliche Verbindung hergestellt wird, die dann elek troosmotisch mit Wasser gezielt zu der Stelle im Boden- re spektive Grundwasserbereich transportiert werden, an der sie aus dem Boden- respektive Grundwasserbereich ausgetra gen werden kann. Als Tenside werden anionische Tenside (Anspruch 10) bevorzugt.Prerequisite for the application of the Ver driving are one or more organic substances in liquid or oily phase and / or one or more organic substances in liquid or oily phase and / or one or more inorganic, water-insoluble or slightly water-soluble compounds. Depending on the application The process strategy will remove these pollutants by reducing the surface tension for the off wash mobilized by water, or emul in water yawed, or chemically converted so that an emulsion or water-soluble connection is established, which is then elek troosmotically with water to the spot in the bottom right spective groundwater area are transported at the they are removed from the soil or groundwater area can be gen. Anionic surfactants are used as surfactants (Claim 10) preferred.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhafterweise auch für kleiner 10-9 m/s geeignet (Anspruch 11). Die Verfah rensgrenze liegt bei Locker- und Festgestein dort, wo ent weder keine Kapillarräume ausgebildet sind oder das Gestein aufgrund seiner Beschaffenheit nicht wasserwegsam ist.The method according to the invention is advantageously also suitable for less than 10 -9 m / s (claim 11). The procedural limit for loose and hard rock is where no capillary spaces are formed or the rock is not water-permeable due to its nature.
Wenn nicht die in Anspruch 12 angegebene in-situ Reinigung, sondern die in Anspruch 13 angegebene Reinigung außerhalb, d. h. in der on-site bzw. off-site Anwendung gereinigt wird, ist es zweckmäßig, diese Reinigung gemäß Anspruch 14 oder 15 auszuführen, wobei sich in beiden Fällen Beton (Anspruch 10) als Material eignet.If not the in-situ cleaning specified in claim 12, but the cleaning specified in claim 13 outside, d. H. is cleaned in the on-site or off-site application, it is appropriate to this cleaning according to claim 14 or 15 to execute, in both cases concrete (claim 10) suitable as material.
Vorzugsweise werden chemische Substanzen verwendet, die biologisch voll abbaubar sind (Anspruch 17).Chemical substances are preferably used which are fully biodegradable (claim 17).
Die Überführung der Schadstoffe in eine wasserlösliche Form bedeutet, daß sie elektroosmotisch, bei anorganischen Substanzen überlagert von elektroforetischen Mechanismen, transportierbar sind. Die Überführung in eine wasserlösliche Form kann zum Teil durch enzymatischen Um- und Abbau von organischen Substanzen, im Falle von anorganischen Substanzen durch Komplexbildner (Chelatbildner) erfolgen. Die Dispergierung bzw. Emulgierung von organischen Substanzen in wäßriger oder öliger Phase kann durch waschaktive Substanzen, wie z. B. Tenside, erfolgen.The conversion of the pollutants into a water-soluble form means that they are electroosmotic, with inorganic Substances superimposed by electroforetic mechanisms, are transportable. The conversion into a water-soluble form can be partly replaced by enzymatic and degradation of organic substances, in the case of inorganic substances through complexing agents (Chelating agent). The dispersion or Emulsification of organic substances in aqueous or oily phase can be caused by detergent substances, such as. B. Surfactants.
Soweit die Waschwirkung der Tenside betroffen ist, liegt diese im wesentlichen in der Herabsetzung der Grenzflächen spannung des Wassers, im Loslösen der Kohlenwasserstoffe von den Bodenpartikeln und in der Dispergierung oder Emul gierung der Kohlenwasserstoffe, die mit dem Wasser zur Ka thode befördert und dort auf geeignete Weise aus dem Wasser entfernt werden können. Die Entfernung der Emulsionen kann z. B. auf dem Wege der CO2-Flatation mit Abpumpen des Flo tats (siehe deutsche Patentanmeldung P 40 06 435.2) erfol gen. Eine andere Möglichkeit besteht im Abpumpen des Was sers, anschließender Emulsionsspaltung und Aufbereitung des abgepumpten Wassers entweder on-site oder off-site.As far as the washing action of the surfactants is concerned, this lies essentially in the reduction of the interfacial tension of the water, in the detachment of the hydrocarbons from the soil particles and in the dispersion or emulsification of the hydrocarbons, which are transported with the water to the cathode and are there suitable Way can be removed from the water. The removal of the emulsions can e.g. B. on the way of CO 2 -flatation with pumping out the float (see German patent application P 40 06 435.2) success. Another option is to pump out the water, subsequent emulsion splitting and treatment of the pumped water either on-site or off -site.
Soweit Enzyme betroffen sind, liegt ihre Wirkung im we sentlichen im Ab- und Umbau organischer Substanzen, wobei die Umwandlungsprodukte entweder wasserlöslich oder in Was ser dispergierbar bzw. emulgierbar sind und somit mit dem Wasser ausgetragen werden können.As far as enzymes are concerned, their effect lies in the we substantial in the dismantling and remodeling of organic substances, whereby the conversion products either water soluble or in what are dispersible or emulsifiable and thus with the Water can be discharged.
Soweit Chelatbildner eingegeben werden, beruht deren Wirkung einmal darauf, daß sie in ihrer Eigenschaft als "builder" oder Gerüststoffe durch Herabsetzung der Wasser härte die Wirkung der Tenside verstärken. Zum anderen haben sie die Aufgabe, Schwermetalle und Schwermetallverbindungen sowie eine Reihe von anderen Schadstoffen, wie beispielsweise Cyanide in wasserlösliche Komplexverbindun gen umzuwandeln, die dann mit dem Wasser zu einer Kathode transportiert und dort auf geeignete Weise aus dem wasser haltigen Boden entfernt werden können. Sinnvollerweise ge schieht dies durch Abpumpen. Das die wasserlöslichen Bin dungsformen enthaltende Wasser kann auch mit Wasserstoff peroxid oder Caro′scher Säure und/oder Ultraschall behan delt werden. Diese Behandlung kann in-situ aber auch on- oder off-site durchgeführt werden. As far as chelating agents are entered, they are based Effect once that in their capacity as "builder" or builders by lowering the water toughens the effect of the tensides. On the other hand they the task of heavy metals and heavy metal compounds as well as a number of other pollutants, such as for example cyanides in water-soluble complex compounds gene to convert, which then with the water to a cathode transported and there from the water in a suitable way soil can be removed. It makes sense ge this is done by pumping it down. That the water soluble bin Forms containing water can also be mixed with hydrogen peroxide or Caro's acid and / or ultrasound be delt. This treatment can also be carried out in situ or be carried out off-site.
Es können auch chemische Mittel verwendet werden, die in der deutschen Patentanmeldung P 39 29 634.2 angegeben sind. Auch chemische Mittel, die geeignet sind, die Schadstoffe im wasserhaltigen Boden zu lösen und auf diese Art zu mobi lisieren, und damit für den Austrag aus dem Boden bereit stellen, können verwendet werden.Chemical agents that are used in the German patent application P 39 29 634.2 are specified. Even chemical agents that are suitable, the pollutants to dissolve in water-rich soil and to mobi in this way lize, and thus ready for discharge from the ground can be used.
Ist der Erbodenbereich wasserarm oder -frei wird er zweck mäßigerweise künstlich bewässert (Anspruch 18). Ist im Erd bodenbereich Grundwasser vorhanden, so können die Bereiche oberhalb grundwasserführender Schichten durch Erhöhung des Grundwasserspiegels bewässert werden (Anspruch 19). Dies kann beispielsweise mittels eines angelegten und auf den Grundwasserspiegel einwirkenden Unterdrucks erfolgen. In diesem Fall werden beispielsweise ein oder mehrere Brunnen rohre bis in den Grundwasserleiter eingebracht und an diese ein starker Unterdruck, beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe, einem Sauggebläse und/oder einer Strahlpumpe angelegt.If the soil area is low or free of water, it is used moderately artificially irrigated (claim 18). Is in the earth ground area groundwater available, so the areas above aquifers by increasing the Water table are irrigated (claim 19). This can, for example, by means of an applied and on the Groundwater level acting negative pressure. In in this case, for example, one or more wells pipes inserted into the aquifer and connected this a strong negative pressure, for example by means of a Vacuum pump, a suction fan and / or a jet pump created.
Der Erdbodenbereich kann aber auch von außen bewässert wer den (Anspruch 20). In diesem Fall wird der Erdbodenbereich, beispielsweise der Bodenbereich oberhalb grundwasserführen der Schichten mit in den Erdbodenbereich eingebrachten Spüllanzen bewässert (Anspruch 21). Dabei ist es vorteil haft, den Erdbodenbreich mit einer wäßrigen Lösung aus der oder den wasserlöslichen chemischen Mitteln zu bewässern (Anspruch 22). In diesem Fall werden das Wasser und die chemischen Mittel in einem Arbeitsgang in den Boden einge bracht.The soil area can also be irrigated from the outside the (claim 20). In this case, the ground area, for example, the ground area above groundwater of the layers brought into the soil area Irrigation lances irrigated (claim 21). It is an advantage the soil area with an aqueous solution from the or to irrigate the water-soluble chemical agents (Claim 22). In this case, the water and the chemical agents in the ground in one operation brings.
Das für die Elektroosmose erforderliche elektrische Feld wird durch in den Erdbodenbereich eingebrachte Elektroden erzeugt, an die eine das für die Elektroosmose erforderli che elektrische Feld erzeugende elektrische Spannung ange legt wird (Anspruch 23).The electrical field required for electroosmosis is by electrodes placed in the ground area generated to which one required for electroosmosis electric field generating electrical voltage is laid (claim 23).
Die Länge und Einbautiefe einer Elektrode wird sinnvoller weise so gewählt, daß die Elektrode bis zu der maximalen Tiefe, bis zu welcher der Erdbodenbereich schadstoffbela stet ist, eingebracht ist (Anspruch 24).The length and installation depth of an electrode will make more sense chosen so that the electrode up to the maximum Depth to which the soil area is contaminated is constant, is introduced (claim 24).
Zweckmäßigerweise werden die Elektroden in Form von Stahl- Brunnenrohren unter Einschluß von Stahl-Filterrohren ausge bildet (Anspruch 25). Für Einbautiefen der Brunnen von mehr als acht Metern können jedoch Brunnenrohre aus Kunststoffen mit eingebauten Stabelektroden verwandt werden.The electrodes are expediently made in the form of steel Well pipes including steel filter pipes forms (claim 25). For installation depths of the wells of more However, well pipes made of plastic can be more than eight meters long can be used with built-in stick electrodes.
Da der elektroosmotische Wassertransport von der Anode zur Kathode erfolgt, ist es zweckmäßig, wenn an die Elektroden ein Gleichstrom angelegt wird (Anspruch 26).Since the electroosmotic water transport from the anode to the Cathode takes place, it is useful if attached to the electrodes a direct current is applied (claim 26).
Bei speziellen Anwendungen kann jedoch auch ein Wechsel strom an die Elektroden angelegt werden (Anspruch 27), der frequenzmoduliert sein kann (Anspruch 28). An die Elektro den kann auch alternierend ein sogenannter pulsierender Strom angelegt werden (Anspruch 29).In special applications, however, a change can also be made current is applied to the electrodes (claim 27), the can be frequency modulated (claim 28). To the electric it can alternate with a so-called pulsating one Electricity can be applied (claim 29).
Zweckmäßig ist es, eine chemische Substanz durch eine als Filterrohr ausgebildete Anode verwendete Elektrode in den Erdbodenbereich einzubringen (Anspruch 30). Beispielsweise können Tenside, Enzyme oder Chelatbildner auf diese Weise eingebracht werden.It is expedient to use a chemical substance as an Filter tube trained anode used in the electrode To bring soil area (claim 30). For example can use surfactants, enzymes or chelating agents in this way be introduced.
Zweckmäßig ist es auch, wenn eine als Kathode verwendete Elektrode als Filterrohr ausgebildet ist, durch welches die eine oder mehreren mit Wasser elektroosmotisch transpor tierbaren Formen (4) aus dem Erdbodenbereich entfernt wer den (Anspruch 31).It is also expedient if an electrode used as a cathode is designed as a filter tube, through which the one or more forms ( 4 ) which can be transported with water electroosmotically are removed from the ground area (claim 31).
Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß eine als Ka thode verwendete Elektrode als Flächen- oder Stabelektrode ausgebildet ist, und die einen oder mehreren mit Wasser elektroosmotisch transportierten Mittel über eine getrennte Absaugstelle aus dem Erdbodenbereich abgesaugt, flotiert oder abgepumpt werden (Anspruch 32). Vorzugsweise ist die getrennte Stelle eine Absaugstelle in Form eines verrohrten Brunnens (Anspruch 33).But it can also be done so that a Ka method used as a flat or stick electrode is formed, and the one or more with water electroosmotically transported means over a separate Suction point extracted from the ground area, floated or are pumped out (claim 32). Preferably the separate place a suction point in the form of a piped Wells (claim 33).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus weiteren Un teransprüchen hervor. Insbesondere kann gemäß den Ansprü chen 39 bis 44 das erfindungsgemäße Verfahren zur Erdölge winnung herangezogen werden. Dabei ist es, wie dies später noch näher erläutert wird, besonders vorteilhaft, daß die zur herkömmlichen Erdölgewinnung in einem Erdbodenbereich bereits vorhandenen Einrichtungen zur Durchführung des vor liegenden Verfahrens verwendet werden können. Erdölhaltige Speichergesteine können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu etwa 90% ausgebeutet werden.Further advantageous refinements go from further Un claims. In particular, according to the claims Chen 39 to 44 the process according to the invention for petroleum winnung be used. It is like this later is explained in more detail, particularly advantageous that the for conventional oil production in a soil area existing facilities to carry out the lying method can be used. Petroleum Storage rocks can be used when using the invention Procedures can be exploited up to about 90%.
Die Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Be schreibung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the figures in the following Be spelling explained by way of example. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Er läuterung der Erfindung, Fig. 1 is a schematic diagram for explanation of the invention He,
Fig. 2 schematisch und nicht maßstäblich einen vertikalen Schnitt durch einen schad stoffbelasteten Erdbodenbereich mit Grundwasserleitern und eingebrachten Elektroden, Fig. 2 shows schematically and not to scale a vertical section through a damaged material contaminated soil region with aquifers and introduced electrodes,
Fig. 3 und 4 Elektroden zur Durchführung des vorlie genden Verfahrens, und FIGS. 3 and 4 electrodes for carrying out the vorlie constricting process, and
Fig. 5 die Anwendung der Erfindung zur Erd ölgewinnung. Fig. 5 shows the application of the invention for oil production.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Es wurde herausgefunden, daß, wenn man gemäß Fig. 1 in einem Wasserbecken B voneinander beabstandet eine Anode 6 und eine Kathode 7 anordnet und sich zwischen diesen ein Dia phragma 1′ in der Form einer nach unten und zu den Seiten abdichtenden Schicht aus einem bindigen, kaum wasserdurch lässigen Boden befindet, die mit wenigstens einem bestimm ten Schadstoff, in der Form eines Mineralölproduktes konta miniert ist, wobei sich auf beiden Seiten der Schicht 1′ Wasser derart befindet, daß die Wasserpegel unter dem obe ren Ende der Schicht 1 enden, geschieht beim Anlegen einer Gleichspannung von etwa 250 V an die Anode 6 und die Ka thode 7 folgendes. Während vor dem Anlegen der Spannung die Wassermengen beiderseits der Schicht 1′ klar sind, trübt sich die die Kathode 7 umgebende Wassermenge in einer rela tiv kurzen Zeit (etwa nach etwa 10 min.) derart, daß die Kathode 7 kaum mehr zu sehen ist. Die dabei durch das Dia phragma bzw. die Schicht 1 hindurchtretende Wassermenge liegt in der Größenordnung von etwa 17,14 m/Tag, was für einen bindigen Boden extrem hoch ist. Die die Anorde 6 um gebende Wassermenge verfärbt sich dabei nicht. Es wurde herausgefunden, daß es für dieses Experiment Voraussetzung ist, daß in die die Anode 6 umgebende Wassermenge eine be stimmte Waschsubstanz, bei der es sich im vorliegenden Fall um Tenside handelte, eingebracht wird. Bei dem die die Ka thode 7 umgebende Wassermenge trübenden bzw. schwärzenden Mittel handelt es sich um Phenole, die normalerweise in dem bindigen Boden derart haften, daß sie in dem Boden zurück gehalten und gespeichert werden. Durch die Zugabe der Ten side in die die Anode 6 umgebende Wassermenge, wird er reicht, daß mit den Tensiden beladenes Wasser durch die Schicht 1′ hindurchtritt und dabei die Phenole in eine was serlösliche bzw. wassertransportable Form überführt und aus der Schicht 1′ in die die Kathode 7 umgebende Wasser menge treibt.The following considerations led to the invention. It has been found that, if, according to FIG. 1, an anode 6 and a cathode 7 are arranged at a distance from one another in a water basin B and between them there is a diaphragm 1 'in the form of a layer which seals downwards and to the sides from a cohesive layer , hardly permeable soil is located, which is contaminated with at least one specific th pollutant, in the form of a mineral oil product, water being on both sides of layer 1 'such that the water level ends below the top end of layer 1 , happens when a DC voltage of about 250 V is applied to the anode 6 and the Ka method 7 the following. While the amounts of water on both sides of the layer 1 'are clear before the voltage is applied, the amount of water surrounding the cathode 7 becomes cloudy in a relatively short time (after about 10 minutes) in such a way that the cathode 7 can hardly be seen. The amount of water passing through the diaphragm or layer 1 is of the order of about 17.14 m / day, which is extremely high for a cohesive soil. The amount of water giving the Anord 6 does not change color. It was found that it is a prerequisite for this experiment that a certain washing substance, which was surfactants in the present case, is introduced into the amount of water surrounding the anode 6 . When the amount of water surrounding the Ka method 7 opacifying or blackening is phenols, which normally adhere to the cohesive soil in such a way that they are retained and stored in the soil. By adding the Ten side into the amount of water surrounding the anode 6 , it is sufficient that water loaded with the surfactants passes through the layer 1 'and thereby converts the phenols into a water-soluble or water-soluble form and from the layer 1 ' in the amount of water surrounding the cathode 7 drives.
Anders und allgemein ausgedrückt läßt sich durch elektroos motische Vorgänge, bei denen die Schicht 1′ aus dem schadstoffbelasteten Boden ein Diaphragma bildet, errei chen, daß die durch eine Waschsubstanz in eine wasserlösli che bzw. elektroosmotisch transportable Form übergeführten Schadstoffe aus der Schicht 1′ in das die Kathode 7 umge bende Wasser ausgetrieben werden, wobei die Waschsubstanz dem die Anode 6 umgebenden Wasser zugeführt wird.In other words and in general terms, electrooscopic processes in which the layer 1 'forms a diaphragm from the polluted soil means that the pollutants transferred from the layer 1 ' into a water-soluble or electroosmotically transportable form by a washing substance the cathode 7 surrounding water are expelled, the washing substance being supplied to the water surrounding the anode 6 .
Dieses Verfahren eignet sich nicht nur zum Austreiben von Mineralölprodukten. Bei Einsatz anderer Waschsubstanzen können problemlos auch andere Schadstoffe, wie zum Beispiel Schwermetalle ausgetrieben werden.This method is not only suitable for expelling Petroleum products. When using other washing substances can also easily other pollutants, such as Heavy metals are driven out.
Im folgenden wird anhand der Fig. 2 ein praktisches Bei spiel erläutert. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Ge lände einer Braunkohlenschwelerei in der Größe von etwa 2 ha, dessen Erdbodenbereich bis zu einer maximalen Tiefe T von 65 m ab der Geländeroberkante GOK mit einem Schadstoff 1 in Form einer öligen Phase verseucht ist, die im wesent lichen aus Phenolen und/oder Kresolen und/oder Xylenolen und/oder Benzidin und/oder Benz(a)pyren und/oder Antracen und/oder Corone und/oder Anilin und gegebenenfalls anderen Stoffen besteht. Im verseuchten Erdbodenbereich befinden sich z. B. vier Grundwasserstockwerke mit Grundwasserleitern 81, 82, 83 und 84. In diesen Grundwasserleitern 81, 82, 83 und 84 hat der Boden einen Durchlässigkeitsbeiwert von bei spielsweise etwa 2,2×10-3 m/sec. In den übrigen Bodenberei chen außerhalb und zwischen den Grundwasserleitern 81 bis 84 hat der Boden einen Durchlässigkeitsbeiwert von bei pielsweise etwa 8,0×10-6 m/s bis 1,0×10-7 m/s.In the following, a practical example will be explained with reference to FIG. 2. Fig. 2 shows a section of the Ge premises of a lignite smoldering in the size of about 2 ha, the ground area to a maximum depth T of 65 m from the top edge of the railing GOK is contaminated with a pollutant 1 in the form of an oily phase, which essentially Lichen consists of phenols and / or cresols and / or xylenols and / or benzidine and / or benz (a) pyrene and / or antracene and / or corone and / or aniline and optionally other substances. In the contaminated soil area there are e.g. B. four groundwater levels with aquifers 81 , 82 , 83 and 84 . In these aquifers 81 , 82 , 83 and 84 , the soil has a permeability coefficient of, for example, about 2.2 × 10 -3 m / sec. In the remaining soil areas outside and between the aquifers 81 to 84 , the soil has a permeability coefficient of approximately 8.0 × 10 -6 m / s to 1.0 × 10 -7 m / s.
Das Gelände kann mit nicht dargestellten Werksgebäuden al ler Art dicht belegt sein.The site can be used with factory buildings not shown al be densely populated.
Zur Sanierung sind in den ein Diaphragma bildenden Erdbo denbereich mehrere in Elektrodenreihen angeordnete Elektro den 6 und Elektrodenreihen aus Elektroden 7 eingebracht, die bis zur maximalen schadstoffbelasteten Tiefe T reichen. Die Elektrodenreihen verlaufen vertikal zur Zeichenebene und innerhalb jeder Reihe beträgt der Elektrodenabstand beispielsweise etwa 4 m. Der Abstand zwischen einer Reihe aus Elektroden 6 und einer Reihe aus Elektroden 7 beträgt beispielsweise etwa 6 m. Die Elektroden 6 sind als Filter rohre mit einem Durchmesser von etwa 51 mm und aus Stahl ausgebildet. Diese Elektroden 6 bilden die Anoden. Die Elektroden 7 bilden die Kathoden und sind als Stahlrohre mit einem Durchmesser von 120 mm ausgebildet. Jede Reihe aus Kathoden 7 liegt zwischen zwei Reihen aus Anoden 6. For reorganizing a plurality of electrodes arranged in rows are electric in which a diaphragm forming Erdbo denbereich the electrodes 6 and 7 rows of electrodes placed ranging up to the maximum depth T polluted. The rows of electrodes run vertically to the plane of the drawing and within each row the distance between the electrodes is, for example, approximately 4 m. The distance between a row of electrodes 6 and a row of electrodes 7 is, for example, approximately 6 m. The electrodes 6 are designed as filter tubes with a diameter of approximately 51 mm and made of steel. These electrodes 6 form the anodes. The electrodes 7 form the cathodes and are designed as steel tubes with a diameter of 120 mm. Each row of cathodes 7 lies between two rows of anodes 6 .
Für die Elektroosmose wird zwischen die Kathoden 7 und die benachbarten Anoden 6 eine Gleichspannung von z. B. etwa 36 Volt bei einer Stromstärke von 2,1 Ampere angelegt. Als chemische Waschsubstanz 3 dient eine geringe Konzentration eines Gemisches aus verschiedenen anionischen Tensiden, die voll biologisch abbaubar sind. Diese Waschsubstanz 3 wird mit Wasser 5 durch die Anoden 6 in den Erdbodenbereich ein gebracht. Das mit Tensiden angereicherte Wasser wird elek troosmotisch durch den Boden getrieben. Hierbei schwemmt das tensidisch angereicherte Wasser die Schadstoffe aus und transportiert sie gezielt zu den Kathoden 7, die den vorher definierten Bereich bilden, der vorzugs- und vorteilhafter weise eng begrenzt ist. In den Elektroden 7 werden die Schadstoffe ausgetragen. Der Austrag kann beispielsweise über das CO2-Stripping oder CO2-Flotation und Abzug des Flotats mittels einer 1 3/4-Zoll-Tauchpumpe erfolgen (siehe dazu deutsche Patentanmeldung P 40 06 435.2). Der elek troosmotische Transport des Wassers mit geringen Mengen an Tensiden äußert sich in einer erhöhten Fließgeschwindigkeit des Wassers durch den dichten Boden von z. B. etwa 17,14 m/h und einem entsprechenden Druck.For electroosmosis between the cathodes 7 and the adjacent anodes 6, a DC voltage of z. B. about 36 volts at a current of 2.1 amps. A low concentration of a mixture of various anionic surfactants, which are fully biodegradable, serves as chemical washing substance 3 . This washing substance 3 is brought with water 5 through the anodes 6 into the soil area. The water, which is enriched with surfactants, is driven through the soil electro-osmotically. Here, the surfactant-enriched water flushes out the pollutants and transports them specifically to the cathodes 7 , which form the previously defined area, which is preferably and advantageously narrowly limited. The pollutants are discharged in the electrodes 7 . The discharge can take place, for example, via CO 2 stripping or CO 2 flotation and removal of the flotate by means of a 1 3/4-inch submersible pump (see German patent application P 40 06 435.2). The elec troosmotic transport of water with small amounts of surfactants manifests itself in an increased flow rate of the water through the dense bottom of z. B. about 17.14 m / h and a corresponding pressure.
Die in den Ansprüchen 2 bis 10 angegebenen Verfahren sind miteinander zeitlich und räumlich kombinierbar.The methods specified in claims 2 to 10 are Can be combined with one another in terms of time and space.
Das Verfahren kann so ergänzt werden, daß die dem Boden entnommene ölige Phase in der Weise von der wässrigen Phase (ohne Zusatzstoffe) getrennt wird, daß in einem Behälter die wäßrige Phase von der öligen durch ein Diaphragma aus z. B. gebranntem, aber nicht glasierten Ton elektroosmotisch getrennt wird.The procedure can be supplemented so that the bottom withdrawn oily phase in the manner of the aqueous phase (without additives) that is separated in a container the aqueous phase from the oily through a diaphragm e.g. B. fired but not glazed clay electroosmotically is separated.
Im folgenden wird eine Übersicht über mögliche Waschsub stanzen und die damit aus dem Diaphragma bzw. dem bindigen Boden elektroosmotisch austreibbaren Schadstoffen erläu tert:The following is an overview of possible wash sub punch and thus from the diaphragm or the binding Soil pollutants that can be driven out electro-osmotically tert:
Tenside:
Alle organischen Substanzen, in flüssiger
bzw. öliger Phase. Hierzu gehören: sämtliche
CKW; Lösemittel wie z. B. Tetrahydrofuran
(THF), polychlorisierte Biphenyle (PCB),
polychlorierte Phenole (PCP);
Mineralölprodukte, wie Benzol, Toluol,
Xylol, Heterocylen, Teerprodukte, wie
Asphalt etc., sofern noch in öliger Phase,
Phenole, Kresole.Surfactants:
All organic substances, in liquid or oily phase. These include: all CHCs; Solvents such as B. tetrahydrofuran (THF), polychlorinated biphenyls (PCB), polychlorinated phenols (PCP);
Mineral oil products, such as benzene, toluene, xylene, heterocylene, tar products, such as asphalt, etc., if still in the oily phase, phenols, cresols.
Chelatbildern: hauptsächlich:Chelating: mainly:
- 1) Härtebildner, wie HCO₃, Sulfationen, Karbonationen.1) hardness, such as HCO₃, sulfate ions, Carbonate ions.
- 2) Schwermetalle, wie Blei, Kupfer, Nickel, Zink, Eisen, Quecksilber, Sil berverbindungen, wie Sublimat, Kalo mel, die jeweils in wasserlösliche Komplexverbindungen umwandelbar sind.2) heavy metals such as lead, copper, Nickel, zinc, iron, mercury, sil over connections, such as sublimate, Kalo mel, each in water-soluble Complex compounds are convertible.
Als Chelatbildner sind beispielsweise RDTA oder Epifloc und andere verwendbar.Examples of chelating agents are RDTA or Epifloc and other usable.
Enzyme:Enzymes:
- 1) alle gelartigen und festen organischen Substanzen, wie höhere Nitrotoluole, höhere Nitrobenzole, nitrierte Amine, höhere Toluidine, alle höheren chlo rierten bzw. nitrierten organischen Verbindungen.1) all gel-like and solid organic Substances, such as higher nitrotoluenes, higher nitrobenzenes, nitrated amines, higher toluidines, all higher chlo rated or nitrated organic Links.
- 2) bestimmte Metalle wie Eisen, zum Teil aber auch Kupfer, Blei lassen sich durch Enzyme anreichern, so daß sie Erze bilden.2) certain metals such as iron, in part but also copper and lead can be enriched by enzymes so that they Form ores.
Dabei greifen die in den Bodenbereich transportierten En zyme die genannten Schadstoffe gezielt an und wandeln diese in eine wasserlösliche bzw. elektroosmotisch transportier bare Form um. Beim Transport der Enzyme zu den Schadstoffen werden die Enzyme nicht beschädigt, da kein mechanischer Druck auf sie ausgeübt wird. Die Schadstoffe werden dabei direkt in eine wässrige Phase oder in eine ölige und aus dieser mit der Hilfe von Tensiden in eine wäßrige Phase übergeführt, die zur Kathode transportiert wird. The En transported in the ground area zyme the targeted pollutants and convert them transported in a water-soluble or electro-osmotic bare form. When transporting the enzymes to the pollutants the enzymes are not damaged because they are not mechanical Pressure is put on them. The pollutants are thereby directly into an aqueous phase or into an oily and out this with the help of surfactants in an aqueous phase transferred, which is transported to the cathode.
Fig. 3 zeigt die vorzugsweise Ausgestaltung einer Anode 6 in der Form eines porösen Filterrohres 10 aus Stahl, in dem sich ein Innenrohr 11 befindet. Im Filterrohr 10 befindet sich Wasser, das aus den Bodenbereichen 81 bis 84 ein strömt. In das Innenrohr 11 werden die Waschsubstanzen 3 eingegeben. Sie vermischen sich im Innenrohr 11 mit dem in dieses über Öffnungen der Wandung des Innenrohres 11 ein strömenden Wasser. Fig. 3 shows the preferred design of an anode 6 in the form of a porous filter tube 10 of steel, an inner tube located in the 11th. In the filter tube 10 is water that flows from the bottom areas 81 to 84 a. The washing substances 3 are introduced into the inner tube 11 . They mix in the inner tube 11 with the water flowing into it via openings in the wall of the inner tube 11 .
Fig. 4 zeigt die bevorzugte Ausgestaltung einer Kathode 7 als Filterrohr 12. In dieses Filterrohr 12, das vorzugs weise aus Stahl besteht, strömt das mit den Schadstoffen 1 beladene Wasser, so daß die Schadstoffe 1 in der oben be schriebenen Weise aus dem Filterrohr 12 entfernt werden können. Fig. 4 shows the preferred embodiment of a cathode 7 as a filter tube 12. In this filter tube 12 , which is preferably made of steel, the water loaded with the pollutants 1 flows so that the pollutants 1 can be removed from the filter tube 12 in the manner described above.
Im folgenden wird eine Weiterbildung der Erfindung erläu tert, bei der im Gegensatz zur bisherigen Ausführungsform nicht Schadstoffe sondern Nutzstoffe aus einem Erdbodenbe reich ausgetrieben werden. Insbesondere dient diese Weiter bildung zur Erdölgewinnung. Zur Erläuterung dieser Weiter bildung ist in der Fig. 5 schematische eine Erdöllager stätte dargestellt. Mit 20 ist ein Deckgebirge bezeichnet, unter dem sich das das Erdöl enthaltende Speichergestein 22 befindet. Zwischen dem Speichergestein 22 und dem Deckge birge 20 befindet sich eine gasundurchlässige Schicht 21. Unter der gasundurchlässigen Schicht befindet sich eine Gasblase 24 mit einem Druck von beispielsweise bis zum 789 bar. Zur primären Erdölförderung wird durch das Deckgebirge 20 ein Bohrloch 23 eingebracht, das durch die gasundurch lässige Schicht 21 bis in das Speichergestein 22 hinein führt. Im Bereich des Speichergesteins 22 wird das Bohrloch durch ein Filterrohr 23′ ausgekleidet. Durch den Druck der Gasblase 24 wird erreicht, daß das Erdöl aus dem Speicher gestein 22 durch das Filterrohr 23′ in das Bohrloch 23 ge drückt wird und in diesem aufgrund des Druckes der Gasblase 24 von allein nach oben steigt, so daß es an der Erdober fläche gefördert werden kann. Nach diesem bekannten Verfah ren können etwa 20% des Erdöls aus dem Speichergestein 22 gefördert werden.In the following a further development of the invention is explained, in which, in contrast to the previous embodiment, pollutants but useful substances are expelled from a Erdbodenbe area. In particular, this training serves to extract oil. To explain this further education is shown schematically in Fig. 5 an oil storage site. A cover rock is designated by 20 , below which the storage rock 22 containing the petroleum is located. There is a gas impermeable layer 21 between the storage rock 22 and the overburden 20 . Under the gas impermeable layer is a gas bubble 24 with a pressure of, for example, up to 789 bar. For primary oil production, a drilled hole 23 is made through the overburden 20 , which leads through the gas-impermeable layer 21 into the storage rock 22 . In the area of the storage rock 22 , the borehole is lined with a filter tube 23 '. The pressure of the gas bubble 24 ensures that the petroleum from the storage rock 22 through the filter tube 23 'ge is pressed into the borehole 23 and in this increases due to the pressure of the gas bubble 24 by itself, so that it is on the ground area can be promoted. According to this known method, approximately 20% of the petroleum can be extracted from the storage rock 22 .
Durch die ebenfalls bekannte Sekundärförderung können etwa weitere 10% Erdöl aus dem Speichergestein 22 gefördert werden. Hierzu wird in einem vorbestimmten Abstand vom Bohrloch 23 ein weiteres Bohrloch 25 eingebracht, das eben falls durch das Deckgebirge 20, die gasundurchlässige Schicht 21 bis in das Speichergestein 22 hineinreicht. In dieses Bohrloch 25 wird ein Druckmedium, beispielsweise Preßluft oder unter Druck befindliches Wasser eingebracht, so daß im Speichergestein 22 ein Druck künstlich aufgebaut wird, der Erdöl durch das Filterohr 23′ und das Bohrloch 23 zur Erdoberfläche treibt.The secondary extraction, which is also known, can be used to extract about a further 10% of crude oil from the storage rock 22 . For this purpose, a further borehole 25 is introduced at a predetermined distance from the borehole 23 , which also extends through the overburden 20 , the gas-impermeable layer 21 into the storage rock 22 . In this borehole 25 , a pressure medium, for example compressed air or water under pressure, is introduced, so that a pressure is artificially built up in the storage rock 22 , which drives oil through the filter tube 23 'and the borehole 23 to the surface of the earth.
Durch die primäre Förderung, die sekundäre Förderung und eine der sekundären Förderung ähnlich tertiäre Förderung, die ebenfalls bekannt ist, lassen sich etwa 35% des im Speichergestein 22 enthaltenden Erdöles fördern. Als Rest verbleiben somit etwa 65% Erdöl im Speichergestein 22. Hier setzt das vorliegende Verfahren an. Durch Einbringen von mit Tensiden als Waschsubstanz versetztem Wasser unter Druck durch die Bohrung 25, die von der sekundären Förde rung her ohnehin mit einem Stahlrohr ausgekleidet ist, wird erreicht, daß die Tenside die im Speichergestein 22 befind lichen Erdölreste in eine wasserlösliche Form überführen, so daß sie beim Anlegen einer negativen Spannung an das das Bohrloch 23 auskleidende Stahlrohr und einer positiven Spannung an das Stahlrohr der Bohrung 25 elektroosmotisch zusammen mit Wasser in der Form einer Emulsion durch das Filterrohr 23′ und das Bohrloch 23 zur Erdoberfläche trans portiert werden, wo eine elektrochemische Trennung des Erd öls vom Wasser und eine Aufbereitung des Erdöls erfolgen kann.The primary production, the secondary production and a tertiary production similar to the secondary production, which is also known, can produce about 35% of the oil contained in the storage rock 22 . The remainder thus remains around 65% petroleum in the storage rock 22 . This is where the present procedure comes in. By introducing water mixed with surfactants as a washing substance under pressure through the bore 25 , which is lined with a steel tube anyway from the secondary promotion, it is achieved that the surfactants convert the petroleum residues located in the storage rock 22 into a water-soluble form, so that when applying a negative voltage to the steel tube lining the borehole 23 and a positive voltage to the steel tube of the borehole 25, electroosmotically together with water in the form of an emulsion through the filter tube 23 'and the borehole 23 are transported to the earth's surface, where a electrochemical separation of the petroleum from the water and a treatment of the petroleum can take place.
Da die Bohrungen 23, 25 in einem Erdölfeld etwa 300 bis 400 Meter auseinanderliegen, wird die an die Stahlrohre der Bohrlöcher 23 und 25 anzulegende Spannung etwa 600 bis 1000 Volt betragen. Hervorzuheben ist, daß für die Anwendung des vorliegenden Verfahrens zur Erdölgewinnung keine besonderen Maßnahmen getroffen werden müssen, da die Bohrlöcher 23, 25 bereits vorhanden und ohnehin mit Stahlrohren ausgekleidet sind, die als Elektroden dienen können. Es muß lediglich in das Bohrloch 25 das mit Tensiden versetzte Wasser unter Druck eingebracht werden und an die Stahlrohre der Bohrlö cher 23, 25 die genannte Spannung angelegt werden. Since the holes 23 , 25 are about 300 to 400 meters apart in an oil field, the voltage to be applied to the steel pipes of the holes 23 and 25 will be about 600 to 1000 volts. It should be emphasized that no special measures have to be taken for the application of the present method for oil production, since the boreholes 23 , 25 are already present and are lined with steel pipes anyway, which can serve as electrodes. It only has to be introduced under pressure into the borehole 25, the surfactant-added water and to the steel tubes of the boreholes 23 , 25, the voltage mentioned is applied.
Durch die in das Speichergestein 22 eingebrachten Tenside wird erreicht, daß das gespeicherte Öl dünnflüssiger wird und daher im Speichergestein 22 aufgrund des angelegten Spannung eine zur Erdölgewinnung geeignete Transportge schwindigkeit, die beispielsweise bei etwa 30 Meter pro Tag liegt, erreicht. Mit dem vorliegenden Erdölgewinnungsver fahren lassen sich Erdölfelder im Zusammenhang mit der pri mären, sekundären und tertiären Förderung bis zu etwa 90% ausbeuten.By introduced into the reservoir rock 22 surfactants that the stored oil is less viscous and therefore speed suitable for oil production Transportge in the reservoir rock 22 due to the applied voltage, which is for example about 30 meters per day, reached is achieved. With the present oil extraction process, oil fields in connection with primary, secondary and tertiary production can be exploited up to around 90%.
Claims (45)
- - daß in den belasteten Erdbodenbereich (2) ein oder mehrere Mittel (3) eingebracht werden, welche den oder die Stoffe (1) in eine oder mehrere mit Wasser elektroosmotisch trans portierbare Formen (4) überführen, und
- - daß die eine oder mehreren transportierbaren Formen (4) im Erdbodenbereich (2) zusammen mit Wasser elektroosmotisch zu einem vorher definierten Bereich (7) transportiert werden, wo sie aus dem Erdbodenbereich (2) entfernbar sind.
- - That in the contaminated soil area ( 2 ) one or more means ( 3 ) are introduced, which transfer the substance or substances ( 1 ) into one or more water-transportable forms ( 4 ) electroosmotically, and
- - That the one or more transportable forms ( 4 ) in the soil area ( 2 ) together with water are transported electroosmotically to a previously defined area ( 7 ), where they can be removed from the soil area ( 2 ).
- - daß in den belasteten Erdbodenbereich (2) ein oder mehrere Tenside als Mittel (3) eingebracht werden,
- - daß hierbei das tensidisch angereicherte Wasser den oder die Schadstoffe (1) von den umgebenden Bodenpartikeln löst und in eine mit Wasser elektroosmotisch transportierbare Form (4) bestehend aus gelösten, suspendierten, dispergier ten und/oder emulgierten Schadstoffen (1) überführt und
- - daß das elektroosmotisch bewegte Wasser diese Form (4) zu dem vorher definierten Bereich (7) transportiert, wo sie aus dem Erdbodenbereich (2) entfernbar ist.
- - That one or more surfactants are introduced as agent ( 3 ) in the contaminated soil area ( 2 ),
- - That here the surfactant-enriched water releases the pollutant (s) ( 1 ) from the surrounding soil particles and transfers them into a form ( 4 ) consisting of dissolved, suspended, dispersed and / or emulsified pollutants ( 1 ) that can be transported with water
- - That the electro-osmotically moving water transports this form ( 4 ) to the previously defined area ( 7 ), where it can be removed from the soil area ( 2 ).
- - daß in den belasteten Erdbodenbereich (2) ein oder mehrere Enzyme als Mittel (3) eingebracht werden,
- - daß das oder die Enzyme den oder die Schadstoffe (1) durch Um- und/oder Abbau der einen oder mehreren gelartigen oder festen organischen Substanzen in eine mit Wasser elektroos motisch transportierbare Form (4) überführen, und
- - daß die durch die Enzyme erzeugte transportierbare Form (4) mit Wasser elektroosmotisch zu dem vorher definierten Bereich (7) transportiert wird, wo sie aus dem Erdbodenbe reich (2) entfernbar ist.
- - That one or more enzymes are introduced as a means ( 3 ) in the contaminated soil area ( 2 ),
- - That the enzyme or enzymes or the pollutants ( 1 ) by conversion and / or degradation of the one or more gel-like or solid organic substances in a water with electrooscopic form ( 4 ) transfer, and
- - That the transportable form ( 4 ) generated by the enzymes is transported electroosmotically with water to the previously defined area ( 7 ), where it can be removed from the Erdbodenbe area ( 2 ).
- - daß in den belasteten Erdbodenbereich (2) ein oder mehrere Komplexbildner als Mittel (3) eingebracht werden,
- - daß der oder die Komplexbildner die eine oder mehreren vorher wasserunlöslichen oder schwach wasserlöslichen anor ganischen Substanzen durch Umwandlung in eine oder mehrere wasserlösliche Komplexverbindungen in eine mit Wasser elek troomotisch transportierbare Form (4) überführen, und
- - daß die aus der oder den mehreren wasserlöslichen Komplex verbindungen bestehende Form (4) mit Wasser elektroosmotisch zu einem vorher definierten Bereich (7) transportiert wird, wo sie aus dem Erdbodenbereich (2) entfernbar ist.
- - That one or more complexing agents are introduced as a means ( 3 ) in the contaminated soil area ( 2 ),
- - That the one or more complexing agents or the previously water-insoluble or slightly water-soluble anor ganischen substances by conversion into one or more water-soluble complex compounds in a water electively transportable form ( 4 ), and
- - That the consisting of the one or more water-soluble complex compounds form ( 4 ) with water is transported electroosmotically to a previously defined area ( 7 ), where it can be removed from the soil area ( 2 ).
- - daß in den belasteten Erdbodenbereich (2) ein oder mehrere aus der Stoffgruppe der Säuren, Laugen, Aldehyde, Oxidati onsmittel in Abhängigkeit von der chemischen und/oder physi kalischen Beschaffenheit des oder der Schadstoffe (1) als Mittel (3) eingebracht werden,
- - daß das oder die ausgewählten Mittel (3) durch Reaktion mit dem oder den Schadstoffen (1) diese Schadstoffe (1) in eine aus wasserlöslichen oder suspendierten, dispergierten oder emulgierten Stoffen bestehende, mit Wasser elektroosmotisch transportierbare Form (4) überführen, und
- - daß die aus diesen Stoffen bestehende transportierbare Form (4) elektroosmotisch zu einem vorher definierten Be reich (7) transportiert wird, wo sie aus dem Erdbodenbereich (2) entfernbar ist.
- - That in the contaminated soil area ( 2 ) one or more from the group of acids, alkalis, aldehydes, oxidizing agents depending on the chemical and / or physical nature of the pollutant (s) ( 1 ) are introduced as a means ( 3 ),
- - that the or the selected means (3) by reaction with the (1) or convert the contaminants, these contaminants (1) in an existing from water-soluble or suspended, dispersed or emulsified substances, electroosmotically transportable water-mold (4), and
- - That the transportable form consisting of these substances ( 4 ) is transported electroosmotically to a previously defined area ( 7 ), where it can be removed from the ground area ( 2 ).
- - daß in den belasteten Erbodenbereich (2) für jeden der verschiedenen wasserunlöslichen Schadstoffe (1) ein Mittel (3) eingebracht wird, welches diesen Schadstoff (1) in eine mit Wasser elektroosmotisch transportierbare Form (4) über führt, und
- - daß jede mit Wasser elektroosmotisch transportierte Form (4) im Erdbodenbereich (2) zusammen mit Wasser elektroosmo tisch zu einem vorher definierten Bereich (7) transportiert wird, wo sie aus dem Erdbodenbereich (2) entfernbar ist.
- - That in the contaminated soil area ( 2 ) for each of the various water-insoluble pollutants ( 1 ) is introduced a means ( 3 ) which leads to this pollutant ( 1 ) in a water-transportable form ( 4 ), and
- - That each with water electroosmotically transported form ( 4 ) in the soil area ( 2 ) together with water electroosmo table is transported to a previously defined area ( 7 ), where it can be removed from the soil area ( 2 ).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19914112893 DE4112893A1 (en) | 1991-02-07 | 1991-04-19 | METHOD FOR CLEANING A GROUND FLOOR AREA CONTAINED WITH ONE OR MORE SUBSTANCES |
| EP19920101029 EP0504551A3 (en) | 1991-02-07 | 1992-01-22 | Method for decontaminating soil polluted by one or more substances |
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|---|---|---|---|
| DE4103719 | 1991-02-07 | ||
| DE19914112893 DE4112893A1 (en) | 1991-02-07 | 1991-04-19 | METHOD FOR CLEANING A GROUND FLOOR AREA CONTAINED WITH ONE OR MORE SUBSTANCES |
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| DE4112893A1 true DE4112893A1 (en) | 1992-08-13 |
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